Van 2021 tot 2022 was er een snelle groei in de wereldwijde halfgeleidermarkt door de opkomst van speciale eisen als gevolg van de COVID-19-uitbraak. De speciale vraag die door de COVID-19-pandemie werd veroorzaakt, kwam echter in de tweede helft van 2022 ten einde en stortte zich in 2023 in een van de zwaarste recessies ooit.
Men verwacht echter dat de Grote Recessie in 2023 zijn dieptepunt zal bereiken, waarna dit jaar (2024) een volledig herstel wordt verwacht.
Kijkend naar de kwartaalleveringen van halfgeleiders in verschillende typen, heeft Logic de piek die werd veroorzaakt door de speciale eisen van COVID-19 al overtroffen en een nieuw historisch record gevestigd. Bovendien zullen Mos Micro en Analog naar verwachting in 2024 historische hoogtepunten bereiken, aangezien de daling als gevolg van het einde van de speciale eisen van COVID-19 niet significant is (Figuur 1).
Mos Memory onderging een aanzienlijke daling, maar bereikte vervolgens een dieptepunt in het eerste kwartaal (Q1) van 2023 en begon aan een herstel. Het lijkt echter nog aanzienlijke tijd te duren voordat de piek van de speciale COVID-19-vraag wordt bereikt. Mocht Mos Memory echter zijn piek overtreffen, dan zullen de totale leveringen van halfgeleiders ongetwijfeld een nieuw historisch hoogtepunt bereiken. Naar mijn mening kan worden gesteld dat de halfgeleidermarkt, als dit gebeurt, volledig hersteld is.
Kijkend naar de veranderingen in de halfgeleiderleveringen, is het echter duidelijk dat deze visie onjuist is. De leveringen van Mos Memory, dat zich herstelt, zijn grotendeels hersteld, terwijl de leveringen van Logic, die historische hoogtepunten bereikten, nog steeds extreem laag liggen. Met andere woorden: om de wereldwijde halfgeleidermarkt echt nieuw leven in te blazen, moeten de leveringen van logische units aanzienlijk toenemen.
Daarom analyseren we in dit artikel de leveringen en hoeveelheden van halfgeleiders voor verschillende soorten halfgeleiders en het totaal aantal halfgeleiders. Vervolgens gebruiken we het verschil tussen Logic-leveringen en leveringen als voorbeeld om te laten zien hoe de waferleveringen van TSMC achterblijven ondanks een snel herstel. Daarnaast speculeren we over de oorzaak van dit verschil en suggereren we dat het volledige herstel van de wereldwijde halfgeleidermarkt mogelijk pas in 2025 zal plaatsvinden.
Concluderend kan gesteld worden dat het huidige herstel van de halfgeleidermarkt een illusie is, veroorzaakt door de extreem hoge prijzen van NVIDIA's GPU's. Het lijkt er dan ook op dat de halfgeleidermarkt zich pas volledig zal herstellen als chipfabrikanten zoals TSMC hun volledige capaciteit bereiken en de leveringen van Logic nieuwe historische hoogtepunten bereiken.
Analyse van de waarde en hoeveelheid van halfgeleiderzendingen
Figuur 2 geeft de trends weer in verzendwaarde en -hoeveelheid voor verschillende soorten halfgeleiders en voor de gehele halfgeleidermarkt.
Het leveringsvolume van Mos Micro bereikte een piek in het vierde kwartaal van 2021, bereikte een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023 en begon zich te herstellen. De leveringshoeveelheid daarentegen vertoonde geen significante verandering en bleef vrijwel gelijk van het derde kwartaal op het vierde kwartaal van 2023, met een lichte daling.
De leveringswaarde van Mos Memory begon aanzienlijk te dalen vanaf het tweede kwartaal van 2022, bereikte een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023 en begon te stijgen, maar herstelde zich in het vierde kwartaal van datzelfde jaar slechts tot ongeveer 40% van de piekwaarde. Ondertussen is de leveringshoeveelheid hersteld tot ongeveer 94% van het piekniveau. Met andere woorden, de fabrieksbenuttingsgraad van geheugenfabrikanten wordt geacht de volledige capaciteit te naderen. De vraag is in hoeverre de prijzen van DRAM- en NAND-flashgeheugen zullen stijgen.
De verzendhoeveelheid van Logic bereikte een piek in het tweede kwartaal van 2022, bereikte een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023, herstelde zich vervolgens en bereikte een nieuw historisch hoogtepunt in het vierde kwartaal van datzelfde jaar. De verzendwaarde daarentegen piekte in het tweede kwartaal van 2022, daalde vervolgens tot ongeveer 65% van de piekwaarde in het derde kwartaal van 2023 en bleef in het vierde kwartaal van datzelfde jaar gelijk. Met andere woorden, er is een aanzienlijke discrepantie tussen het gedrag van de verzendwaarde en de verzendhoeveelheid bij Logic.
De hoeveelheid analoge verzendingen bereikte een piek in het derde kwartaal van 2022, bereikte een dieptepunt in het tweede kwartaal van 2023 en is sindsdien stabiel gebleven. Aan de andere kant bleef de verzendingswaarde, na een piek in het derde kwartaal van 2022, dalen tot het vierde kwartaal van 2023.
Ten slotte daalde de totale waarde van de halfgeleiderleveringen aanzienlijk ten opzichte van het tweede kwartaal van 2022, bereikte een dieptepunt in het eerste kwartaal van 2023 en begon vervolgens te stijgen, om in het vierde kwartaal van datzelfde jaar te herstellen tot ongeveer 96% van de piekwaarde. Aan de andere kant daalde de leveringshoeveelheid ook aanzienlijk ten opzichte van het tweede kwartaal van 2022, dat een dieptepunt bereikte in het eerste kwartaal van 2023, maar sindsdien stabiel is gebleven op ongeveer 75% van de piekwaarde.
Uit het bovenstaande blijkt dat Mos Memory het probleemgebied vormt als alleen de verzendhoeveelheid in aanmerking wordt genomen, aangezien deze zich slechts heeft hersteld tot ongeveer 40% van de piekwaarde. Vanuit een breder perspectief kunnen we echter zien dat Logic een grote zorg is, aangezien ondanks het bereiken van historische hoogtepunten in verzendhoeveelheid, de verzendwaarde stagneert op ongeveer 65% van de piekwaarde. De impact van dit verschil tussen de verzendhoeveelheid en de waarde van Logic lijkt zich uit te strekken tot de gehele halfgeleidersector.
Kortom, het herstel van de wereldwijde halfgeleidermarkt hangt af van de vraag of de prijzen van MOS-geheugen stijgen en of het aantal verzonden logische eenheden aanzienlijk toeneemt. Gezien de voortdurend stijgende prijzen van DRAM en NAND zal het grootste probleem het verhogen van het aantal verzonden logische eenheden zijn.
Vervolgens leggen we het gedrag van de verzendhoeveelheden en waferzendingen van TSMC uit om specifiek het verschil tussen de verzendhoeveelheden en waferzendingen van Logic te illustreren.
TSMC kwartaalverzendingswaarde en waferverzendingen
Figuur 3 illustreert de omzetverdeling van TSMC per knooppunt en de omzettrend van 7nm en hogere processen in het vierde kwartaal van 2023.
TSMC positioneert 7nm en hoger als geavanceerde knooppunten. In het vierde kwartaal van 2023 was 7nm goed voor 17%, 5nm voor 35% en 3nm voor 15%, wat neerkomt op 67% van de geavanceerde knooppunten. Bovendien is de kwartaalverkoop van geavanceerde knooppunten sinds het eerste kwartaal van 2021 gestegen, met een daling in het vierde kwartaal van 2022, maar een dieptepunt bereikt en in het tweede kwartaal van 2023 weer gestegen, om in het vierde kwartaal van datzelfde jaar een nieuw historisch hoogtepunt te bereiken.
Met andere woorden, als je kijkt naar de verkoopprestaties van geavanceerde nodes, presteert TSMC goed. Dus, hoe zit het met de totale kwartaalomzet en de levering van wafers van TSMC (Figuur 4)?
De grafiek van de kwartaalverzendingen van TSMC en de waferverzendingen komen ongeveer overeen. De waarde bereikte een piek tijdens de IT-bubbel van 2000, daalde na de schok van Lehman in 2008 en bleef dalen na het barsten van de geheugenbubbel in 2018.
Het gedrag na de piek van de bijzondere vraag in het derde kwartaal van 2022 is echter anders. De waarde van de zendingen piekte op $ 20,2 miljard, daalde vervolgens scherp, maar begon te herstellen na een dieptepunt van $ 15,7 miljard in het tweede kwartaal van 2023, en bereikte $ 19,7 miljard in het vierde kwartaal van hetzelfde jaar, wat 97% van de piekwaarde is.
Aan de andere kant bereikten de kwartaalverzendingen van wafers een piek van 3,97 miljoen wafers in het derde kwartaal van 2022, daalden vervolgens sterk en bereikten een dieptepunt van 2,92 miljoen wafers in het tweede kwartaal van 2023, waarna ze gelijk bleven. Zelfs in het vierde kwartaal van datzelfde jaar, hoewel het aantal verzonden wafers aanzienlijk daalde ten opzichte van de piek, bleef het nog steeds op 2,96 miljoen wafers, een daling van meer dan 1 miljoen wafers ten opzichte van de piek.
De meest voorkomende halfgeleider die TSMC produceert, is Logic. De verkoop van geavanceerde nodes door TSMC bereikte in het vierde kwartaal van 2023 een nieuw historisch hoogtepunt, met een totale verkoop die zich herstelde tot 97% van de historische piek. De leveringen van wafers per kwartaal waren echter nog steeds meer dan 1 miljoen wafers minder dan tijdens de piekperiode. Met andere woorden, de totale benuttingsgraad van de fabriek van TSMC bedraagt slechts ongeveer 75%.
Wat de wereldwijde halfgeleidermarkt als geheel betreft, zijn de Logic-leveringen gedaald tot ongeveer 65% van de piek tijdens de COVID-19-uitzonderlijke vraagperiode. De kwartaalleveringen van TSMC aan wafers zijn consistent met meer dan 1 miljoen wafers gedaald ten opzichte van de piek, terwijl de fabrieksbenutting naar schatting rond de 75% ligt.
Voor een echt herstel van de wereldwijde halfgeleidermarkt is het noodzakelijk dat de leveringen van Logic aanzienlijk toenemen. Om dit te bereiken, moet de bezettingsgraad van de gieterijen onder leiding van TSMC de volledige capaciteit benaderen.
Wanneer gaat dit precies gebeuren?
Voorspelling van de benuttingsgraad van grote gieterijen
Op 14 december 2023 organiseerde het Taiwanese onderzoeksbureau TrendForce het seminar "Industry Focus Information" in het Grand Nikko Tokyo Bay Maihama Washington Hotel. Tijdens het seminar besprak TrendForce-analist Joanna Chiao "TSMC's wereldwijde strategie en de vooruitzichten voor de halfgeleidergieterijmarkt voor 2024". Joanna Chiao sprak onder andere over het voorspellen van de benuttingsgraad van gieterijen (figuur 2).
Wanneer worden de Logic-leveringen verhoogd?
Is deze 8% significant of onbeduidend? Hoewel dit een subtiele vraag is, zal zelfs in 2026 de resterende 92% van de wafers nog steeds worden gebruikt door niet-AI-halfgeleiderchips. De meerderheid hiervan zullen Logic-chips zijn. Om de levering van Logic te laten toenemen en om ervoor te zorgen dat grote chipfabrikanten, onder leiding van TSMC, hun volledige capaciteit bereiken, moet de vraag naar elektronische apparaten zoals smartphones, pc's en servers dus toenemen.
Kortom, gezien de huidige situatie geloof ik niet dat AI-halfgeleiders zoals NVIDIA's GPU's onze redding zullen zijn. Daarom wordt verwacht dat de wereldwijde halfgeleidermarkt pas in 2024 volledig zal herstellen, of zelfs pas in 2025.
Er is echter nog een andere (optimistische) mogelijkheid die deze voorspelling teniet zou kunnen doen.
Tot nu toe verwezen alle beschreven AI-halfgeleiders naar halfgeleiders die in servers zijn geïnstalleerd. Tegenwoordig is er echter een trend om AI-verwerking uit te voeren op terminals (edges) zoals pc's, smartphones en tablets.
Voorbeelden hiervan zijn Intels voorgestelde AI-pc en Samsungs pogingen om AI-smartphones te ontwikkelen. Als deze populair worden (met andere woorden, als er innovatie plaatsvindt), zal de markt voor AI-halfgeleiders snel groeien. Het Amerikaanse onderzoeksbureau Gartner voorspelt zelfs dat er tegen eind 2024 240 miljoen AI-smartphones zullen worden verkocht en 54,5 miljoen AI-pc's (ter referentie). Als deze voorspelling uitkomt, zal de vraag naar geavanceerde Logic toenemen (qua waarde en kwantiteit) en zullen de bezettingsgraden van chipfabrikanten zoals TSMC toenemen. Daarnaast zal de vraag naar MPU's en geheugen ongetwijfeld ook snel groeien.
Met andere woorden, wanneer zo'n wereld zich aandient, zouden AI-halfgeleiders de echte redder in nood moeten zijn. Daarom wil ik me vanaf nu richten op de trends van edge AI-halfgeleiders.
Plaatsingstijd: 08-04-2024